过表达ZmIBH1-1提高玉米苗期抗旱性

【目的】干旱是严重影响玉米生长发育进程的一个重要因素。挖掘玉米抗旱相关基因,通过转基因功能验证和转录组分析,解析关键基因在响应干旱胁迫过程中的分子调控机制,为抗旱分子育种和遗传改良提供理论依据。【方法】以玉米自交系B104（WT）为背景材料,利用农杆菌介导方法构建过表达ZmIBH1-1转基因株系（ZmIBH1-1-OE）;通过对转基因植株进行草铵膦抗性筛选、标记基因和目的基因PCR检测,以及运用实时荧光定量PCR检测目的基因的表达情况,鉴定阳性植株和株系;以WT和ZmIBH1-1-OE转基因株系为材料,通过干旱处理（20% PEG6000）,进行表型鉴定和耐旱生理生化指标测定,验证ZmIBH1-1的抗旱功能;通过对干旱胁迫下玉米4叶期转录组的比较分析,鉴定出差异表达的基因（differentially expressed genes,DEGs）;结合DAP-seq（DNA affinity purification sequencing）分析,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的下游靶基因,利用基因组可视化软件IGV（integrative genomics viewer）分析ZmIBH1-1蛋白结合候选靶基因的位置,然后通过Dual-Luciferase试验验证ZmIBH1-1蛋白与靶基因的调控关系。【结果】通过玉米遗传转化获得12个转化事件;T₃代中,能同时检测到标记基因Bar和目的基因ZmIBH1-1的植株有458个,实时荧光定量PCR检测结果表明,ZmIBH1-1-OE中ZmIBH1-1的表达量显著高于WT,株系3和株系8表达量最高,将其自交获得T₄代转基因株系用于后续试验。在干旱胁迫条件下,ZmIBH1-1-OE株系存活率、叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及其生理生化指标（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性）均显著高于WT,说明玉米中过量表达ZmIBH1-1赋予玉米更高的耐旱性。转录组分析结果表明,WT与ZmIBH1-1-OE株系在干旱胁迫下有1 214个差异表达基因;Gene Ontology（GO）功能富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及生物过程、细胞组分和分子功能,如在生物过程中主要涉及到光合作用、应激响应、脱水响应等;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与植物激素信号传导、新陈代谢等过程。结合转录组显著差异表达基因和DAP-Seq分析所得到ZmIBH1-1蛋白的靶基因,初步确定ZmIBH1-1蛋白直接调控与抗旱相关的11个候选靶基因,包括2个钙信号相关基因、3个半胱氨酸代谢相关基因、1个bHLH转录因子、1个应激响应蛋白、1个谷胱甘肽转移酶、1个氧化还原过程蛋白和2个乙烯响应因子;基因组可视化结果显示ZmIBH1-1蛋白可以结合靶基因启动子区;随后通过Dual-Luciferase试验进一步表明,ZmIBH1-1蛋白可以直接作用于11个候选靶基因,其中,ZmIBH1-1蛋白可以促进ZmCa-M、ZmSYCO、ZmbHLH54、ZmGlu-r1、ZmCLPB3和ZmP450-99A2的表达,抑制ZmAGD12、ZmCYS、ZmCYSB、ZmERF-107和ZmEIN3的表达。此外,在干旱胁迫下NAC、WRKY、MYB等转录因子在ZmIBH1-1-OE和WT株系中也存在差异表达。【结论】ZmIBH1-1的过表达可以增强玉米苗期的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控乙烯信号通路中的ZmERF-107和ZmEIN3的表达提高玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白通过直接调控钙信号相关基因ZmCa-M和ZmAGD12增强玉米的耐旱性;ZmIBH1-1蛋白可能通过间接调控NAC、WRKY、MYB等转录因子响应干旱胁迫。     

Screening and identification of soybean varieties with high phosphorus efficiency at seedling stage

In order to simplify the workload and find a reliable method for screening soybeans with different phosphorus(P)efficiencies,47 soybean varieties were screened from 90 varieties according to yield under normal phosphorus,and 10 indicators including root phenotype,phosphorus utilization efficiency at the seedling stage and yield were measured.Through single-index cluster analysis,the performance value and relative value of the abovementioned indexes under low-phosphorus conditions were analyzed,and then,the combined indexes were analyzed by principal components method.The membership function method and the cluster analysis method was used to calculate and analyze the comprehensive score value.Three indexes of root P utilization efficiency(X₁),relative value of root P utilization efficiency(X₂),and root volume(X₃)under low P at the seedling stage were selected as the most consistent with the yield screening results under low P condition,and the mathematical model of the comprehensive score value was obtained:D=1.218X₁t 0.320X₂t 0.007X₃-0.664(P=0.000,R²=1.000).The comprehensive score can screen and identify the P efficiency of soybeans with fewer indexes in the early growth stages,which provides a more rapid and reliable mathematical model for screening and identifying a larger number of germplasm resources for P efficiency.     

天津春稻和麦茬稻品质特性比较

以天津市培育的优质小站稻品种津川1号和隆优619为供试材料,分析了春稻和麦茬稻品质特性的差异。结果表明,津川1号作麦茬稻的整精米率明显低于作春稻,而垩白粒率显著高于春稻;津川1号麦茬稻的蛋白质含量明显偏高,食味值显著低于春稻;隆优619作春稻和麦茬稻无论在外观、加工、食味还是营养品质方面均无显著差异,是较理想的麦茬连作品种。     

海南橡胶树棒孢霉落叶病菌毒素蛋白基因检测与致病性分析

Cassiicolin毒素蛋白是橡胶树棒孢霉落叶病菌的主要致病因子。本研究对分离自海南省5个市县的橡胶树棒孢霉落叶病菌进行了鉴定,形态学鉴定结合分子生物学鉴定结果表明,病原菌为多主棒孢。利用Cassiicolin毒素不同亚型编码基因特异性引物和菌饼活体接种法分别鉴定了分离菌株的毒素蛋白类型和致病性,结果显示,分离的35个菌株都含有Cas5基因,未发现含其他类型的毒素基因,表明海南橡胶树棒孢霉落叶病菌为含Cas5毒素蛋白优势群体;所有菌株对橡胶树品种‘RRIM600’都能够致病,但是在不同抗性品种上致病性存在一定差异。     

Genetic variation of seedling traits responded to brassinosteroid and gibberellin inhibitors in maize (Zea mays) doubled haploid lines

The purpose of this study was to examine the genotypic variation in maize doubled haploid (DH) lines response to brassinosteroid and gibberellin inhibitors. Plant responses to hormone inhibitors were determined in growth chamber experiments using germination paper for three different seedling treatments: application of propiconazole (Pcz), uniconazole (Ucz) or water (control). Mesocotyl length (ML) was more sensitive to hormone inhibitors, especially to the Ucz treatment, than other seedling traits. ML was significantly correlated with other traits in the Ucz treatment. All the seedling traits showed moderate-to-high broad sense heritability values, ranging from 0.39 to 0.82. The Euclidian genetic distances of inbred line pairs ranged from 1.27 to 19.94, indicating there was a high level of variability across the maize DH lines used in this study. DH lines with extreme MLs were identified, which can provide valuable breeding resources for improving abiotic stress tolerance, and for further genetic studies.     

基于GC-MS对水稻种子耐镉差异代谢物的筛选与分析

为了筛选耐镉性较好的水稻品种,本研究利用气相色谱质谱联用仪,对24份不同耐镉程度的水稻品种进行了代谢物的定性与定量分析,通过主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等多元统计分析方法筛选出水稻耐镉差异性代谢物。结果表明:24份水稻种子共检测出59种主要代谢产物,有机酸类物质可将不同耐镉水平的水稻区分开;同时结合PLS-DA与T检验筛选后得出4种差异代谢物(VIP>1,p<0.05),其中9,12-亚油酸主要存在于低耐品种,而丙二酸、扁桃酸和D-甘露醇主要存在于高耐品种中。说明有机酸类物质与水稻耐镉性相关,可作为区分水稻种子耐镉差异的标志代谢物。     

中国杜鹃花品种分类问题与思考

杜鹃花具有极高的观赏价值，是世界级名花。经过数百年的人工选育，全球杜鹃花品种已超过3万个。我国虽然拥有丰富的杜鹃花资源，但园艺化程度与国外差距明显，其中一个重要原因就是国内杜鹃花品种分类及品种名称较为混乱，阻碍了其进一步应用和发展。文中综述了近年来中国杜鹃花品种分类研究的成果与存在的不足，并展望了研究方向。分析认为，综合植物系统分类学研究及品种亲本来源信息是建立科学品种分类体系的基础，同时运用分子生物学技术和形态性状数量分析等方法进行归类将是重要的研究方向。     

大豆PHD家族蛋白的全基因组鉴定及表达特征分析

PHD（Plant Homeodomain Finger）基因家族编码一类锌指转录因子,广泛参与植物的生长发育和逆境应答过程。通过全基因组鉴定获得了95个大豆PHD家族蛋白。通过共线性分析、进化树构建、基因结构和功能结构域鉴定、GO注释分析、不同组织间和非生物胁迫下表达分析等,获得了大豆PHD家族基因复制、家族进化、保守结构域及基因表达等信息。结果表明,大豆PHD基因在家族进化、基因结构和保守结构域上存在较大变异,可能参与Zn ²⁺结合、DNA结合及表观遗传调控等分子过程,参与调控植物生长发育和逆境应答。这些结果为进一步研究大豆PHD家族在生长发育和逆境应答中的生物学功能提供重要线索。     

新疆机采棉花实现叶片快速脱落需要的温度条件

随着机采棉的快速推进,籽棉含杂率过高导致清理工序过多及纤维不必要的损伤。新疆棉区棉花生长后期的热量资源有限,如何合理喷施脱叶催熟剂是改善原棉品质的关键技术措施。本研究采用分期喷施脱叶催熟剂的方式,探讨了温度变化对棉花叶片脱落率的影响及实现棉花叶片快速脱落需要的温度条件。结果表明,在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)d内,棉花叶片脱落率最高,达55%～79%,且与最高温度和每日≥12°C有效积温呈显著的线性关系。若要在喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0)d内实现55%的叶片脱落率,则应满足该时间段最高温度大于27.2°C、每日≥12°C有效积温大于7.0°C·日的要求。因此,喷施脱叶催熟剂后(7.0±1.0) d内是实现良好脱叶效果的关键时间段,期间的最高温度和每日≥12°C有效积温则是影响的关键因素。     

52份豌豆种质萌发期耐铝毒性的综合评价与筛选

随着土壤酸化的日益加重,铝毒成为影响作物种子萌发质量以及产量的重要胁迫因子之一。本研究采用单项耐铝毒系数(AC值)、综合耐铝毒系数(CAC值)、平均隶属函数值(ASF值)、耐性综合评价值(A值)等指标及相关分析、主成分分析、聚类分析和逐步回归分析等方法,综合评价豌豆种质萌发期铝毒耐性,建立综合筛选评价体系,并筛选萌发期耐铝毒豌豆种质。利用筛选出的适宜浓度40 mg L–1Al3+处理52份豌豆品种(系)种子,结果显示,萌发期8个相关性状在处理组及对照组品种间均存在显著差异,遗传多样性指数分别介于1.43～2.03和1.51～2.06之间。基于AC值聚类分析, 52份豌豆种质可被分为3个耐性级别,其中,第I级含2份,为耐铝毒品种(系);第II级含19份,为敏感品种(系);第III级含31份,为铝毒极敏感性品种(系)。利用豌豆种子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长、根长、芽干重、根干重7项指标,结合最优回归方程可初步鉴定豌豆萌发期耐铝毒特性。通过综合评价和聚类分析,筛选出萌发期铝毒耐性极强的种质C175和C145,可作为豌豆铝毒耐性育种和耐性机制研究的重要资源。